阿爾法ALPHA-6000系列變頻器在拉絲機(jī)張力控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

一 拉絲機(jī)簡介：

        拉絲機(jī)也被叫做拔絲機(jī)、拉線機(jī)、拔料機(jī)，是指在常溫下通過拉伸模具對金屬材料進(jìn)行壓力加工的一種機(jī)械設(shè)備，通過拉伸可以將線材加工成為所需要的各種規(guī)格的線材。

       從產(chǎn)品終端來說，拉絲機(jī)可以分為大拉機(jī)、中拉機(jī)、小拉機(jī)、微拉機(jī)；從拉絲機(jī)內(nèi)部控制方式和機(jī)械結(jié)構(gòu)來說，又可以分為水箱式、滑輪式、直進(jìn)式等主要的幾種。一般來講大拉機(jī)的加工的線徑在10mm以上，中拉機(jī)在1mm到10mm之間，小拉在0.1mm到1mm之間，小于0.1mm的為微拉。

二.工藝流程：

 1. 放線： 金屬絲放線，整個拉絲機(jī)環(huán)節(jié)來說，其控制沒有過高精度要求，大部分拉絲機(jī)械，放線操作是變頻器驅(qū)動放線架實現(xiàn)，但也有部分雙變頻控制拉絲機(jī)械，直接通過拉絲環(huán)節(jié)張力牽伸原料送進(jìn)拉絲機(jī)，實現(xiàn)自由放線；本次所控制的拉絲機(jī)即為自由放線。

2.拉絲：拉絲部由拉絲輪和模具固定架、模具組成，線材穿過模具后，在拉絲輪上繞卷，當(dāng)拉絲輪和卷取輪運(yùn)轉(zhuǎn)時，卷取輪運(yùn)轉(zhuǎn)提供線材的牽引張力，在牽引張力作用下，線材通過拉絲輪卷繞使線材通過拉絲模具，使線材不斷從粗到細(xì)。

3.收線： 收線環(huán)節(jié)是整個系統(tǒng)最難控制部分，其始終要求收線張力恒定，常用控制技術(shù)有同步控制與張力控制實現(xiàn)金屬制品收卷；

三.所控制的拉絲機(jī)工況：

1. 放線： 自由方式放線；

2. 拉絲： 由一臺45KW異步電動機(jī)驅(qū)動。經(jīng)過5級模具，將6mm的銅線拉到1.2mm，采用水冷式。

3. 收線： 由一臺15KW異步電動機(jī)驅(qū)動，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時，抱閘動作，收線裝置不能再轉(zhuǎn)動。

4.張力反饋：在拉絲和收線環(huán)節(jié)中間有一張力浮輥，浮輥后端接有一單圈電位器，通過電位器來反饋浮輥位置，即達(dá)到檢測張力的目的。

四.控制要求：

1、拉絲部分速度無級可調(diào)，啟動轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行平穩(wěn)。

2、收線部分卷徑從小到大變化時，始終要保證線速度恒定，從而保證線卷纏繞的松緊度合適。

3、當(dāng)檢測到張力有所變化時，收卷要快速響應(yīng)，以重新達(dá)到張力恒定狀態(tài)。

4、啟動，停機(jī)時均保證平穩(wěn)過度，并保證一定的張力，防止斷線。

5、斷線時，停機(jī)時必須有信號通知抱閘動作，克服收卷的慣性，防止原來纏繞好的線散卷。

6、穿線時，拉絲電機(jī)需要點(diǎn)動運(yùn)行。

五.電氣控制：

     結(jié)合以上調(diào)速，張力控制要求，選用阿爾法公司ALPHA-6000系列產(chǎn)品，其啟動轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行平穩(wěn)，響應(yīng)速度快，且內(nèi)置PID調(diào)節(jié)，并有豐富的輸入輸出接口，完全滿足需要。不需要PLC等其它控制元件，既降低了成本又使系統(tǒng)變的簡單。其控制原理圖如下：

如圖示，啟動拉絲變頻器，通過電位器給定頻率，變頻器運(yùn)行后TA-TC閉合，

       從而啟動收卷變頻器；收卷變頻器頻率給定方式為AI2+PID組合頻率給定方式，將拉絲變頻器的模擬輸出作為收卷變頻器的模擬頻率給定源，即給拉絲變頻器一定的前饋頻率，防止PID調(diào)節(jié)不能及時跟隨拉絲變頻器的頻率變化；通過鍵盤數(shù)字設(shè)定PID給定值，然后通過R2，即張力浮輥上的電位器反饋后，經(jīng)PID作用后決定PID運(yùn)行頻率，二者共同作用后決定收卷變頻器的頻率。開始運(yùn)行，隨著卷徑的變化，收卷線速度變化，從而導(dǎo)致張力變化，反饋值變化，收卷變頻器快速響應(yīng)，使運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下降，線速度降低，使收卷重新回到原平衡狀態(tài)。如果發(fā)生斷線或其它需緊急停機(jī)的狀況，按下操作臺急停按鈕，變頻器立即自由停車，收卷變頻器TA-TC閉合，控制機(jī)械抱閘動作，使收卷裝置立即停止動作。

六. 總結(jié)；

        該機(jī)實際是一例典型的恒張力控制系統(tǒng)，當(dāng)收卷卷徑從小到大變化時，通過控制收卷的線速度始終處于同一速度，從而間接的控制了張力的恒定。

       從該例可以看出，由于卷徑的變化或者是其它因素導(dǎo)致收卷線速度變化，引起張力的變化，收卷變頻器必須經(jīng)PID運(yùn)算后快速響應(yīng)，使運(yùn)轉(zhuǎn)頻率變化，線速度變化，從而使收卷張力重新回到原平衡狀態(tài)?？梢钥闯鲈摽刂葡到y(tǒng)的核心就是PID控制部分，其決定著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力。由于該控制系統(tǒng)是通過控制收卷線速度來間接控制收卷張力的，所以不論其收卷材質(zhì)如何變化，該系統(tǒng)均能滿足其控制需要。也就是說同一臺機(jī)器調(diào)試好后，可滿足不同規(guī)格的拉絲需要。

       該控制方式，可應(yīng)用于類似的收卷系統(tǒng)，如造紙，塑料薄膜，繞線等需要張力控制的行業(yè)，可視實際工況取代力矩電機(jī)做張力控制。